ИНВЕРТОР НА УПРАВЛЯЕМЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХВЕНТИЛЯХ Советский патент 1969 года по МПК H02M7/48 

Известен иивертор на полупроводниковых управляемых вентилях, содержащий груипу вентилей обратного тока и два заградительных реактора в цепи постоянного гока.

Известен инвертор с двумя группами вентилей, одной рабочей и другой, предназначенной для возврата энергии в сеть постоянного тока, а также использование в схеме инвертора заградительного реактора, разделенного на две части.

Предложенный инвертор повышает надежность и улучшает 1внешнюю характеристику.

Основная отличительная особенность нового инвертора состоит в том, что в нем применен вентильный коммутатор, нодключенный после заградительных реакторов параллельно вентилям инвертора и осуществляющий преобразование постоянного напряжения в ряд широких прямоугольных имиульсов, частота следования которых согласована с частотой инвертора.

Заградительные реакторы могут быть снабжены вторичными обмотками, соеди-ненными последовательно через диод и подключенными к источнику постоянного тока.

На фиг. 1 изображена схема с общим коммутатором, обеспечивающим искусственную коммутацию для всех вентилей инвертора; на фиг. 2 - характеристика рабочего процесса инвертора.

Инверторный блок включает в себя группу управляемых кремниевых вентилей активной мощности }, 2, 3, 4, 5, 6 и груииу вентилей реактивной мощности 7, 8, 9, 10, 11, 12. Коммутатор состоит из управляемых кремниевых веитилей 13, 14, 15, 16 и коиденсатора 17.

Инвертор питается от источника постоянного тока через заградительный реактор 18, обмотка которого, в целях си.мметрирования иотенциалов ,на выходных зажимах инвертора, разделена на две половины и включена в оба полюса.

Рабочий процесс инвертора протекает следующим образом. Иа вентили 13, 14, 15 и /6

коммутатора поочередно подаются управляющие импульсы с частотой чередован1;я, равной 2 km, где k - целое число, большее 1, характеризующее коэффициент запаса, а т - число фаз на выходе инвертора.

Если, например, при включении схемы откроются вентили 13 и 14, тогда конденсатор 17 зарядится с полярностью плюс слева, мииус справа. После заряда ток прекратится и вентили 13 и 14 закроются. При отпирании

вентилей 15 и 16, в первый момент положительно заряженная обкладка конденсатора будет соединена с нижней шиной, а отрицатель о заряженная с верхней вследствие чего напряжение на этих шинах изменит знак.

тора 18. Конденсатор 17 будет заря 1-;аться через вентили 15 л 16 п перезаряднтся до полярности плюс - оправа, минус - слева. При отпкрапип вентилей 13 п 14 процесс повторится, включая кратковремеииое изменение знака напряжения на шинах.

Таким образом, коммутатор разбивает постоянное на пряжение источника питания на ряд широких прямоугольных импульсов положительной поляриости, разделенных узкими нмпульсами напряжения отрицательной иолярцости, как показано на фиг. 2,а. Частота этих импульсов будет равна 2 km.

Вентили груииы активной мощности и труипы реактивиой мош,иостц инвертора управляются многофазной системой импульсов.

На каждый вентиль группы активной MOHJ,ности в течение рабочего цикла в соответствующей последовательности подаются: 1) отпирающие импульсы, 2) импульсы повторного значения с частотой работы коммутатора. 3) пусковые импульсы. На вентили груипы реактивной мощности подаются с надлежащим чередованием коммутирующие импульсы.

Работу схемы иллюстрирует рис. 2,6. Например, работают вентили /, 3 м 2. Для осуществления коммутации иивертора, одновремепно с подачей отпирающих импульсов на вентили коммутатора, иаиример, на 13 и 14, подается коммутирующий импульс на вентиль 10. При этом, в связи с изменением полярности иа входе инвертора, ток будет проходить через вентили 2 и 10, а также через вентнль 2, коммутатор и вентиль 3. К аиоду вентиля / будет ириложеио отрицательное напряжение, и он закроется. Носле восстановления полярности напряжения, на входе инвертора будут работать вентили 3, 2 и 10, причем через вентиль 10 фаза А будет отдавать реактивную мощность, занасенную в индуктивности нагрузки.

В следующий период работы схемы ток через Вентиль спадает до нуля. Остаются в работе вентили 3 и 2. Наступившая пауза в подаче нанряжения на фазу А используется как средство для регулирования папряжения на выходе инвертора путем регулирования времеии задержки отпирающего импульса. Затем подается отпирающий имиульс иа .веитиль 4 и пусковой импульс на вентиль 3. После этого вентиль 4 вступает в работу и работают вентили 3, 2 и 4. Нусковой И1миульс, подаваемый на вентиль 3, в установивше.мся режиме значения ие имеет, но при включении обеспечивает одновременное зажигание вентилей в анодной и катодной группах.

Поскольку частота имиульсов, создаваемых коммутатором, может быть больще, чем частота коммутаций вентилей инвертора, на

электроды управления, работающих в данном цикле веитилей, подаются новторные импульсы зажигания после каждого срабатывания коммутатора.

Этим предотвращается запирание вентилей в случае чисто активной или емкостной нагрузки на выходе инвертора.

При малой нагрузке инвертора или при емкостиом характере нагрузки работа коммутатора может вызвать зиачительное повыщение напряжения на входе инвертора. С целью предотвращения этого, реактор /5 снабжен вторичиой обмоткой. Если напряжение за дросселем начинает иревышать наиряжение

на источнике питания, наиряженне э. д. с. на вторичной обмотке совпадает с проводящим нанравлением вентиля 19. Выбирая надлежащее число витков вторичиой обмотки, можно ограничить уровеиь новышения напряжения

за реактором заданным значением путем обратной отдачи излишней энергии источнику питания. При напряжении ниже заданного предела и при снижении напряжения за реактором, дополнительный контур влияния на

работу схемы не оказывает.

Дополнительный контур способен также обеспечить отдачу энергии в сеть постоянного тока из сети переменного тока, при работе устройства в режиме обратного инвертора.

Согласно изобретению, возможны другие .модификации схемы предложенного устройства, например, с заменой четырехвентильного коммутатора одновентильным; выполнением роли вентиля коммутатора вентиля.ми группы

активной мощности; то же, но с числом фаз на выходе, равным ияти.

Инвертор может быть осуществлен на любое четное и нечетное число фаз, начиная от однофазного напряжения.

„.

Предмет изобретения

1. Ннвертор на управляемых полупроводниковых вентилях, содержащий группу вентилей обратного тока и два заградительных реактора в цени постоянного тока, отли -мющийся тем, что, с целью повышения надежности и улучшения внешней характеристики, в нем применен вентильный коммутатор, подключенный после заградительных реакторов параллельно вентилям иргвертора и осуществляющий ирсобразование постоянного напряжения в ряд широких прямоугольных импульсов, частота следования которых согласована с частотой инвертора.

2. Инвертор по п. 1, отличающийся тем, что заградительные реакторы снабжены вторичиыми об.мотками, соединенными носледовательно через диод и подключенными к источиику постоянного тока.

-(.

р-

18

J7 Hh39.

: :/б : w 1:4 : гб :2

18

ю ::/2 ::5

Ток

Чиг-f

Напряжение на шинах питания

То/ Вентиля б нтиля 7